基于共振隧穿微结构的GaAs基加速度计

介绍了一种基于共振隧穿微结构的GaAs基四梁式加速度计，设计了共振隧穿微结构以及GaAs基加速度计的结构，分析了加速度计的力学特性，讨论了加速度计的加工工艺，并利用该工艺在国内首次制作出加速度计。在分析了串联电阻的影响后，设计了加速度计的输出信号提取电路，并通过实验测试了该加速度计的线性度和灵敏度。结果表明：该加速度计的输出具有较好的线性度，而灵敏度比硅材料的最大压阻灵敏度高一个数量级，适合于高精度测试场合。     

水平式隧穿磁强计的反馈控制系统设计

分析了水平式隧穿磁强计控制系统的原理和特点;给出了反馈控制系统传递函数方框图;求出了水平式隧穿磁强计的表头、隧道效应及梳齿静电驱动等框图的传递函数.采用二阶有源带通滤波的方式来减弱外界的噪声影响,经实验验证,降低了隧道间隙的变动量,使得隧道间隙从0.4～1.6nm减少到0.9～1.1nm,满足设计要求.     

扭摆型隧穿磁强计的设计方法研究

本文提出了一种扭摆、谐振型隧穿式磁强计及其设计方法，它采用扭摆型线圈敏感被测磁场，结构易于加工且能够有效降低1／f噪声的影响。通过理论推导建立了扭摆和扭梁的力学模型，得出了磁强计灵敏度与扭梁刚度的关系，通过仿真说明了系统中各结构参数之间的关系，得到了隧穿式磁强计的设计原则，运用提出的设计流程和原则，进行了磁强计实例设计，在ANSYS下对此模型进行了固有频率和静态变形仿真，仿真结果与通过设计方法得出的值吻合较好，从而验证了模型的可靠性和方法的合理性。     

3D-MEMS加速度计性能试验研究

研究了一种新型三维MEMS加速度计的性能特点和工作原理.针对加速度计的输出接口特点,设计了基于数字信号处理(DSP)芯片的数据采集系统,实现对加速度计信号的高速实时采集.利用多通道缓存串行口MCBSP实现SPI总线方式的数据采集,并采用2个DMA控制器实现了数据的实时传输和存储.基于设计的DSP数据采集系统,对采集的数据进行了处理,分析了加速度计在一定温度下的偏值稳定性和输出重复性,评估了加速度计的性能.     

基于推挽式结构的开关电源设计

根据实际设计指标确定系统结构,推导主要元件的参数计算并进行元件的选型,设计出一个以推挽式变换器为主电路的开关电源,并通过实验验证各项指标均已达到设计要求.     

单组分染料浓度光量子隧穿软测量模型研究

针对基于Lambert-Beer定律的分光光度计测量深颜色,高浓度染液存在的精度低,结果不稳定等问题,提出一种软测量模型,将单色光看作光量子,将染料分子视为一维谐振子势垒,应用薛定谔方程求解出光量子隧穿染液的透射率,得到吸光度与染液浓度,测试光波长的数学模型.在测试光波长400～700 nm范围内对模型进行简化,并由最大吸光度及对应的波长得到染液浓度与最大吸光度的软测量模型,用最小二乘法确定具体染料的模型系数,实现由最大吸光度测量染料浓度.本文的单组分染料浓度光量子隧穿软测量模型从光量子与染料分子的微观作用解释了Lambert-Beer定律的选择吸收性,对于深颜色,高浓度染液的浓度预测有更好的效果,扩大了分光光度计对染液浓度的测量范围,提高了测量精度.     

硅微谐振式加速度计驱动电路参数优化

将遗传算法与低频模型相结合,提出了一种快捷的驱动电路设计方法,用于提高低功耗硅微谐振式加速度计模拟驱动电路的瞬态性能,并缩短设计周期。该方法通过对闭环驱动电路模型进行高低频解耦,提取闭环驱动电路的低频模型;将提取的低频模型与遗传算法相结合,给出完整的优化方法,得到了满足各项实际约束的最优电路参数。针对某型硅微谐振式加速度计,建立了SIMULINK低频仿真模型,根据实际情况制定了约束条件。应用该方法求出了系统启动速度最快的PI控制器的参数,并对其进行了实验验证。起振实验结果表明,采用优化参数可使超调量小于50%,相位误差小于5°,1%调节时间从优化前的0.42 s减少到优化后的0.19 s,实验与仿真误差小于5%。得到的结果证明提出的方法正确有效,具有可实施性。     

基于共振隧穿二极管的蔡氏电路及其应用

利用共振隧穿二极管(RTD)的负微分电阻特性,采用驱动点特性合成的方法,实现了蔡氏电路中的分段线性电阻,通过一组参数的选取,进而实现了蔡氏电路,在设计蔡氏电路的基础上,利用耦合同步法实现了2个蔡氏电路之间的混沌同步,最后研究了他在保密通信中的应用,并用SPICE模拟软件进行了仿真验证.相对于用传统方法实现的蔡氏电路,基于RTD的蔡氏电路及其保密通信电路具有电路结构简单的特点.     

新型隧穿磁强计结构－多梳齿结构

水平式隧穿磁强计在应用中,直梁所受的最大应力超出其许用应力出现直梁断裂的现象,同时由于所需驱动电压较高,限制了磁强计的应用范围。文中优先考虑梁内部应力对隧穿磁强计直梁尺寸进行设计,并改变其结构,采用新型的隧穿磁强计结构多梳齿结构,然后采用Ansys验证了改进后结构的正确性,同时对驱动电压和理论灵敏度进行了计算。研究结果表明：在保证直梁正常工作的前提下该设计可将磁强计所需的驱动电压降低到16．5V、在文中设计宽度下灵敏度较原宽度提高了1．35倍。     

超声波电机推挽式驱动电源的设计制作

超声波电机的工作原理及其驱动控制方式不同于传统的电磁电机。针对超声波电机的驱动特点和要求,本文运用推挽式逆变电路设计制作了一套简单实用的超声波驱动电源,该电源输出频率、输出电压都可在较宽的范围内调整。实际测试结果表明该电源性能稳定,能够满足两相或单相超声波电机的驱动要求,达到预期目标。     

基于高精度运算放大器的隧道式硅微加速度计信号处理电路

介绍了一种由高精度运算放大器及精密仪表放大器构成的隧道式硅微加速度计信号处理电路,通过分析信号处理电路的构成、信号输出的有效成分、放大器的性能指标及典型用法,得出高精度运算放大器OPA128LM使用在隧道电流的I-V转换部分所具有的独特优势.后级反馈放大电路采用精密仪表放大器AD620BR构成两级放大,其各项参数极大提高了信号读出电路的精密性.实验结果表明:基于以上方法的设计对信号处理电路的精度、灵敏度及线性度等性能有明显的改善.     

谐振器型声表面波加速度传感器的研究

利用压电石英晶体设计并制作 了一种谐振器型声表面波加速度传感器,产并对其性能进行了测试和分析。     

电磁驱动微进给机构的研究

介绍了一种电磁式微进给驱动机构，并进行了动态特性分析。在其闭环控制系统中，用自学习控制方法自动调节系统各环节的传递参数，使微进给机构获得较高的频响与进给精度及较大的微进给行程范围。     

力平衡角加速度传感器的研究

在开环压阻式角加速度的基础上,对敏感质量环进行力反馈,提出闭环力平衡系统的设计方案,经试验验证,力平衡压阻式角加速度计具有灵敏度高、阈值小、成本低、抗冲击能力好等优点.由于采用了力反馈技术,使系统响应对于外界干扰和内部系统参数变化不敏感,因此可采用成本较低、要求不高的元件,构成较精密的系统.     

基于水银的电容式加速度计研究

探索一种基于新原理的加速度计,从根本上解决加速度计在弹性结构设计方面高灵敏度和抗高过载之间存在的矛盾;利用微滴水银作为对加速度敏感的弹性电极与硅片上电极构成电容式硅微加速度计,并可利用MEMS工艺来实现;通过建模仿真,水银电容加速度计的灵敏度要高于传统的MEMS电容加速度计;这种加速度计具有结构简单、对硅微加工工艺要求低、易于实现三维加速度测量的突出优点;对于冲击环境下的惯性测量有不可替代的作用.     

压阻式复合惯性加速度传感器的研究

对于压阻式复合惯性加速度传感器的惯性变换系统的结构特性、工作原理进行了分析讨论,建立了数学模型,所设计的惯性式弹性敏感元件,能分别将线加速度产生的惯性力及角加速度产生的惯性力矩,转换成弹性梁的变形,通过应变计及电路,将此变形转换成为可测的电学量.并能通过合理组合的测量电桥,消除线加速度及角加速度之间交叉耦合影响.并用试验证实了该惯性系统设计合理,它可以作为线加速度及角加速度复合测量用.     

数控机床双丝杠驱动的研究

运用机电一体化技术,进行了数控机床的双丝杠驱动的设计,分析了同步带轮传动和多楔带轮传动的设计。提出了双丝杠驱动的间隙补偿方法,在重型数控机床上有实际应用价值。     

加速度计的频率特性研究

建立了一般加速度计摆组件的数学模型,分析了其工作原理,对该加速度计在不同工作状态下的频率特性进行了理论推导、分析研究和具体测试。该研究可为产品试验、使用和改进提供参考依据。